DE2424808C2 - Supraleitendes Schieberegister mit Josephson-Elementen - Google Patents

Supraleitendes Schieberegister mit Josephson-Elementen

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Description

Die Erfindung betrifft ein supraleitendes Schieberegister nach dem Oberbegriff des Hauplanspruchs.
Josephson-Tunnelelemente oder kurz Josephson-Elemente sind supraleitende Bauelemente, die einen supraleitenden oder Null-Volt-Zustand aufweisen, der durch einen Tunneleffekt von Elementarteilchenpaaren gekennzeichnet ist und daneben einen normalleitenden Zustand, in dem ein Tunneleffekt von einzelnen Elementarteilchen auftritt. Die Existenz eines NuII-VoIt-Zustands in einer supraleitenden Tunnelgrenzschicht wurde erstmalig von D.B. Josephson im Jahr 1962 beschrieben. Seither wurden derartige Geräte für Anwendungen in Speichern und Logikschaltkreisen vorgeschlagen. Beispielsweise beschreibt die US-PS 26 391 einen supraleitenden Speicher mit Josephson-Elementen, dessen einzelne Speicherzellen aus supraleitenden Schleifen bestehen. Josephson-Elemente bestimmen die Richtung des Stromflusses in den supraleitenden Schleifen, und sie dienen weiterhin zum Abfühlen des Stroms in diesen Schleifen.
In der US-PS 32 81 609 wird ein logischer Schaltkreis mit Josephson-Elementen beschrieben, in dem an die Elemente angelegte Magnetfelder den Spannungszustand dieser Elemente umschalten, und zwar dann, wenn der maximal zulässige Null-Volt-Strom durch das Element überschritten wird. Von außen angelegte Magnetfelder dienen zur Herabsetzung des Schwellwerisiroms (des maximalen Stroms im Null-Volt-Zustand) des Tunnelelements, so daß dieses <n den normalleitenden Zustand umschaltet
Weiterhin sind supraleitende Schaltkreise bekannt, ίο bei denen ein Josephson-Element an eine abgeschlossene Übertragungsleitung angeschlossen ist; der Abschlußwiderstand ist so gewählt, daß keine Reflexionen auftreten, wenn das Josephson-Element in Abhängigkeit von angelegten Eingangssignalen zwischen seinen stabilen Spannungszuständen umschaltet
Aus der Veröffentlichung IBM Technical Disclosure Bulletin Vol. 15, Nr. 12, Mai 1973, S. 3659 ist ein Josephson-Ring-Schieberegister bekannt, bei dem die einzelnen Registerstufen aus Stromschleifen mit jeweils zwei Josephson-Elementen bestehen, von denen eines über ein Koppelelement mit der jeweils vorhergehenden Registerstufe verbunden ist. Dieses Schieberegister benötigt zu seinem Betrieb drei verschiedene Taktimpulszüge, die gegeneinander phasenverschoben sind; außerdem muß jeder der Registerstufen ein separater Arbeitsstrom zugeführt werden. Die Schaltungen zur Taktsignalerzeugung und zur Stromversorgung sind deshalb relativ aufwendig und eignen sich wegen der benötigten langen Leiterzüge nur bedingt zur Herstellung in integrierter Form.
Die vorliegende Erfindung stellt sich daher die
Aufgabe, ein Schieberegister der obengenannten Art anzugeben, das einen möglichst geringen Aufwand an peripheren Schaltkreisen erfordert und für die Herstellung in integrierter Form verwendbar ist.
Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden
Teil des Hauptanspruchs angegebenen erfinderischen Maßnahmen gelöst; vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
Die wesentlichen Vorteile der hier beschriebenen Erfindung bestehen in der Verwendung einer einzelnen Stromquelle für alle Stufen des Schieberegisters, in der Arbeitsweise mit zweiphasigen Taktimpulsen und in der Möglichkeit der Herstellung des Registers mit normalen Planartechniken; weitere Vorteile sind die sehr geringe Verlustleistung im Ruhezustand des Schieberegisters, da jede Stufe des Registers unabhängig von ihrem logischen Inhalt 1 oder 0 immer einen supraleitenden Pfad aufweist und die extrem hohe Umschaltgeschwindigkeit.
Kurz zusammengefaßt läßt sich die Wirkungsweise der Erfindung folgendermaßen beschreiben: Es handelt sich um ein zweiphasiges supraleitendes Schieberegister mit Josephson-Tunnelelementen, das aus mehreren Stufen besteht, die von einer einzigen Gleichstromquelle gespeist werden. Jede Stufe des Registers umfaßt einen ersten und einen zweiten Zweig in Parallelschaltung. Jeder der Zweige enthält ein Josephson-Element. Die Josephson-Elemente eines jeden Zweiges befinden sich in ihrem supraleitenden Zustand, wenn der Vorstrom aus der Gleichstromquelle angelegt wird. Schaltungen zum Anlegen eines ersten und eines zweiten Eingangssignals wählen eines dieser Josephson-Elemente aus und bewirken damit das Umschalten des Eingangsstroms in den anderen Zweig der Registerstufe. Zwischen den verschiedenen Registerstufen sind Koppelvorrichtungen für die beiden Zweige der Stufen vorgesehen. Diese Koppelvorrichtungen werden von
Taktimpulsen aktiviert, deren Phase in aufeinanderfolgenden Registerstufen jeweils um 180° verschoben ist. Die Koppelvorrichtungen können nach dem Anlegen des Taktsignals bei entsprechendem Stromfluß in vorhergehenden Registerstufen umgeschaltet werden und verlagern dadurch den Suprasirom in der nächstfolgenden Registerslufe in den entgegengesetzten Zweig.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nun anhand von Zeichnungen näher erläutert Es zeigt
F i g. 1 die schematische Darstellung eines supraleitenden Schieberegisters mit Josephson-Elementen;
F i g. 2 den Aufbau eines der Josephson-Elemente des Schieberegisters nach F i g. 1:
F i g. 3 ein Diagramm des Stroms in der Tunnelgrenz- !5 schicht als Funktion der an die Grenzschicht angelegten Spannung für ein Josephson-Element zur Erläuterung der Wirkungsweise des Schaltkreises nach Fi g. 1.
F i g. 1 ist die schematische Darstellung eines supraleitenden Schieberegisters mit Josephson-EIementen, das mit zweiphasigen Taktsequenzei. arbeitet, um hohe Geschwindigkeit und geringe Verlustleistung zu erzielen.
Das supraleitende Schieberegister besteht aus vier Stufen 1, 2, 3 und 4, wobei jede Stufe einen ersten und einen zweiten Zweig 10 und 12 aufweist, die bezüglich des Eingangsstromes Iw parallel angeordnet sind. Die Zahl der Registerstufen ist theoretisch natürlich unbegrenzt. Wenn an keine Stufe des Schieberegisters Eingangssignale angelegt werden, wird sich der Strom auf die beiden Parallelzweige 10 und 12 jeder Stufe aufspalten. Josephson-Elemente JA 1, JA 2, JA 3 und JA 4 sind in den jeweiligen Zweigen 10 der Registerstufen 1, 2, 3 und 4 angeordnet und analog die Josephson-Elemente JBU JB 2, JB 3 und JB 4 in den entsprechenden Zweigen 12 der Registerstufen 1, 2, 3 und 4. Die Stufen weisen hierbei keinen Widerstand auf, da der angelegte Strom deutlich unter dem Wert liegt, bei dem ein Josephson-Element von seinem supraleitenden in seinen normalleitenden Zustand umschaltet. Wird jedoch an die Eingangsklemmen 14 oder 16 der ersten Registerstufe ein Eingangssignal angelegt, so wird eines der Josephson-Elemente JA 1 oder JBi umschalten. Beispielsweise wird zum Einschreiben einer 1 der auf der linken Schaltungsseite liegende Steuerkreis 20 aktiviert, der daraufhin das Josephson-Element JA 1 in dessen normalleitenden Zustand umschaltet. Das Eingangssignal besteht aus einem Stromimpuls, der beim Durchgang durch den Schaltkreis 20 oder 22 Magnetfelder erzeugt, die ihrerseits eine Kopplung zu den Josephson-Elementen JA 1 oder JB1 bewirken und damit eine Herabsetzung des maximal zulässigen Stromes bewirken, bei dem das Element umschaltet. Wenn eines der Josephson-Elemente JA 1 oder JB1 infolge eines an die Klemmen 14 odei 16 der Eingangskreise 20 oder 22 angelegten Signals umschaltet, verteilt sich der Strom nicht mehr auf jeden der Zweige 10 und 12, sondern fließt durch denjenigen, der dem Zweig mit dem umgeschalteten Josephson-Element gegenüberliegt. Mit anderen Worten: das Josephson-Element JAX oder JBX, welches in seinen normalleitenden Zustand umschaltet, weist einen genügend hohen Widerstand auf, um den Strom vollständig in den gegenüberliegenden Schaltungszweig umzulagern, der sich immer noch im supraleitenden Zustand befindet und entsprechend keinen Widerstand besitzt. Die Vereinbarung, daß ein Stromfluß durch den rechten Zweig 12 jeder Stufe eine binäre Eins darstellen soll, während ein Stromfluß durch den linken Zweig 10 eine Null darstellt, wurde rein willkürlich getroffen. Das Anlegen eines Eingangssignals an die Klemme 16 schaltet das Josephson-Element JBX in dessen normalleitenden Zustand um und verlagert damit den Eingangsstrom in den Zweig 10. den »Mull-Zweig« der Registerstufe.
Zwischen der ersten und der zweiten Stufe des Schieberegisters ist eine erste und eine zweite Koppelvorrichtung 30, 32 angeordnet Die Vorrichtung 30 bewirkt eine Kopplung zwischen den ersten Zweigen 10 der ersten und zweiten Registerstufe, während die Vorrichtung 32 eine Kopplung zwischen den zweiten Zweigen 12 der ersten und der zweiten Registerstufe bewirkt Jede der Koppelvorrichtungen 30, 32 umfaßt ein Josephson-Element JCX bzw. JDi. In jeder der Koppelvorrichtungen sind Nebenschlüsse 31, 33 vorhanden, welche parallel zu den Josephson-Elementen JCX, JDX liegen, in gleicher Weise sind zwei Koppelvorrichtungen 34 und 36 zwischen der zweiten und der dritten Stufe des Schieberegisters angeordnet und bewirken dort die Kopplung zwischen den ersten Zweigen 10 bzw. den zweiten Zweigen 12. Jede der Koppelvorrichtungen 34 und 36 enthält ebenfalls ein Josephson-Element JC2, JD 2 mit dazu parallel geschalteten Nebenschlüssen 35 bzw. 37. In jedem Nebenschluß sind Abschlußwiderstände RA 2 bzw. RB 2 vorhanden. In entsprechender Weise sind zwischen der dritten und der vierten Registerstufe erste und zweite Koppelvorrichtungen 38 und 40 angeordnet, die wiederum Josephson-Elemente /C3 und JD3 enthalten, außerdem dazu parallelliegende Nebenschlußschaltungen 39 und 41 mit Abschlußwiderständen RA 3 bzw. RB 3. Als Ausgabevorrichtungen von der Stufe 4 des Schieberegisters dienen erste und zweite Koppelvorrichtungen 42, 44 mit Josephson-Elementen /C 4 und /D4, dazu parallelliegende Nebenschlußschaltungen 43 und 45 mit den Abschlußwiderständen RA 4 bzw. RB4. Die Wirkungsweise des Schieberegisters läßt sich am besten mit folgendem Beispiel verdeutlichen, bei dem ein Eingangssignal über die Klemme 14 an den Eingangskreis 20 angelegt wird, der als Steuervorrichtung für das Josephson-Element JA X dient. Der Eingang an diesen Kreis 20 ist das Eingangssignal zum Einschreiben einer binären »1«. Das Eingangssignal besteht aus einem Stromimpuls, der beim Durchgang durch den Eingangskreis 20 ein Magnetfeld erzeugt, welches in dem Josephson-Element JA X den maximal zulässigen Strom im supraleitenden Zustand unter den Wert des Eingangsstroms Iw herabsetzt und damit die Umschaltung des Josephson-Elements JA X in seinen normalleitenden Zustand bewirkt. Wenn das Josephson-Element JA X in den normalleitenden Zustand umschaltet, folgt der Eingangsstrom /ivdem Stronipfad mit dem geringsten Widerstand, d. h. dem Pfad 12. Das Fließen des Eingangsstroms Iw durch den Zweig 12 stellt somit die Speicherung einer binären Eins in der Registerstufe 1 dar. Wäre umgekehrt ein Eingangssignal an den Kreis 22 angelegt worden, so wäre das Josephson-Element JBX umgeschaltet und der Eingangsstrom Iw würde durch den Zweig 10 fließen, der somit den logischen Zustand »0« repräsentiert. Der Stromfluß im Zweig 12 steuert das in unmittelbarer Nähe dieses Zweiges liegende Josephson-Element JD1 der Koppelvorrichtung 32. Der im Zweig 12 fließende Strom baut ein Magnetfeld auf, welches im Josephson-Element JD1 den Maximalwert des Stroms im supraleitenden Zustand herabsetzt. Zur Zeit Φ 1 wird ein Stromimpuls
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an das Josephson-EIement /D 1 gelegt, wobei der Wert dieses Impulses größer ist als der maximale Strom im supraleitenden Zustand und somit das Josephson-EIement JD 1 in seinen normalleitenden Zustand umschaltet. Wenn dies erfolgt, so fließt der Strom durch den Nebenschluß 33. Dieser Strom durch den Nebenschluß 33 baut seinerseits auch ein Magnetfeld auf, welches eine Kopplung zu dem benachbart liegenden Josephson-Element JB 2 in der zweiten Registerstufe darstellt. Dieses Magnetfeld setzt den Schwellwertstrom in ähnlicher Weise herab, wie es im Fall des Josephson-Elements JA 1 dargestellt wurde. Das Josephson-EIement JB 2 schaltet somit in den normalleitenden Zustand um und der Eingangsstrom Iw für die zweite Registerstufe fließt anschließend durch den links liegenden Zweig 10 dieser Stufe. Wie erwähnt, stellt dies den logischen Wert »0« dieser Stufe dar. Dieser Strom im Zweig 10 baut seinerseits ein Magnetfeld auf, welches im Josephson-EIement JC2 den Schwellwertstrom analog zu den eben besprochenden Fällen herabsetzt. Das Element JC2 wird also beim Anlegen eines Stromimpulses zur Taktzeit Φ 2 in den normalleitenden Zustand umschalten. Damit fließt aber der Stromimpuls Φ 2 durch den Nebenschlußkreis 35 und baut ein Magnetfeld auf, das auf das Josephson-EIement JA 3 in Stufe 3 einwirkt. Dieses Magnetfeld wiederum schaltet das Element JA 3 um und der Strom fließt damit in den Zweig Ί2 mit dem geringsten Widerstand. Dies stellt für diese Stufe den logischen Zustand »1« dar. In analoger Weise schaltet der Stromfluß im Zweig 12 von Stufe 3 das Josephson-EIement JD 3 in seinen normalleitenden Zustand um, wodurch der daran angelegte Stromimpuls zur Taktzeit Φ 1 durch den Nebenschlußkreis 41 fließt und das Josephson-EIement JB 4 in Stufe 4 in seinen normalleitenden Zustand umschaltet: damit wird der Strom Iw in den Zweig 10 von Stufe 4 verlagert. Dieser Strom im Zweig 10 baut seinerseits wiederum ein Magnetfeld auf. welches auf das Josephson-EIement /C4 einwirkt und dieses bei Anlegen des Stromimpulses Φ 2 in den normalleitenden Zustand umschaltet. Der Stromimpuls fließt durch den Nebenschlußkreis 43, der als Ausgangskreis für das Schieberegister in F i g. 1 dient Die Widerstände in jedem der Nebenschlußkreise, die in den Koppelvorrichtungen zwischen den Registerstufen und in den Eingabe-Ausgabevorrichtungen enthalten sind, unterdrücken Kreisströme in den Schaltungen.
Die Eingabe eines dem logischen Zustand 0 entsprechenden Signals in den Eingabekreis 22 führt dazu, daß der Strom in jeder der Registerstufen in dem zum vorhergehenden Beispiel entgegengesetzten Leiterzweig fließt.
Es ist festzuhalten, daß der Strom in dem Schieberegister zwischen den beiden Zweigen umgeschaltet wird und daß in aufeinanderfolgenden Registerstufen der Stromfluß immer in entgegengesetzten Zweigen verläuft Damit kann der Eingangsimpuls als Ausgangssignal von den nicht geradzahligen Registerstufen abgenommen werden; d. h. wird in die erste Stufe von Fig. 1 eine Eins eingeschrieben, so kann diese Eins als Ausgangssignal in der dritten, fünften usw. Registerstüfe wieder abgenommen werden. Die anderen Stufen, in dem Beispiel also die zweite, vierte usw. liefern als Ausgangssignal das invertierte Eingangssignal. Die Tatsache, daß einige der Registerstufen das invertierte Eingangssignal speichern, ist nur zufällig, da es im wesentlichen auf eine Frage der Terminologie hinausläuft Mit anderen Worten: es hängt nur davon ab.
welche Bedeutung dem Stromfluß im einen oder dem anderen Zweig beigeordnet wird.
Der als Eingangsstrom an die erste Registerstufe angelegte Strom Iw steht für jede folgende Registerstufe zur Verfügung und kann weiterhin am Ausgang abgenommen werden. Dieser Strom Iw fließt in jeder Stufe immer durch den Zweig, dessen Josephson-EIement sich im supraleitenden Zustand befindet. Theoretisch verringert sich damit die Amplitude dieses Stromes .nicht, da ein Josephson-EIement in seinem supraleitenden Zustand keinen Widerstand aufweist. Soll in einer der Registerstufen das Eingangssignal gespeichert werden, so wird das Taktsignal für die Weitergabe dieses Signals, bzw. für die Koppelvorrichtung zur nächsten Stufe unterdrückt. Damit bleibt der Stromfluß »0« oder »1« unverändert. Es ist hierbei festzustellen, daß bei dieser Art der Speicherung keine Verlustleistung auftritt und daß die Weitergabe des Inhalts dieser Stufe durch das Anlegen eines Taktsignals mit passender Phasenlage an die Koppelvorrichtung zur nächsten Stufe erfolgen kann. Die Tatsache, daß keine Verlustleistung zur Aufrechterhaltung eines Wertes in dem Schieberegister notwendig ist, stellt ein außerordentlich wichtiges Merkmal dar. Theoretisch läßt sich bei fehlendem Energieverbrauch eine unbegrenzte Anzahl von Registerstufen verwenden.
F i g. 2 zeigt die Struktur eines typischen Josephson-Elements, wie es in F i g. 1 gebraucht wird. Das graphische Symbol für ein derartiges Element ist ebenfalls angegeben. Alle Josephson-Elemente sind ähnlich aufgebaut und bestehen aus supraleitenden Elektroden 50 und 52. Diese Elektroden werden durch eine Tunnelgrenzschicht 54 getrennt. Die Elektroden 50, 52 werden aus bekannten supraleitenden Materialien, wie z. B. Blei oder Zinn hergestellt. Die Tunnelgrenzschicht 54 besteht vorzugsweise aus einem Oxyd der Basiselektrode, beispielsweise also Bleioxyd. Die Herstellung von Josephson-Elementen gehört zum bekannten Stand der Technik und wird deshalb nicht weiter erläutert.
Die Schaltmittel für die Zweige bestehen aus supraleitenden Streifenleitungen 56 und 58. Wie die Elektroden der Josephson-Elemente werden die Streifenleitungen mit Hilfe bekannter Verfahren, wie z. B. Aufdampfen oder Kathodenzerstäubung niedergeschlagen. In F i g. 1 befinden sich die Streifenleitungen auf einer Isolierschicht 17, welche über einer supraleitenden Grundplatte 15 liegt. Die Steuerleiter 60 bestehen im allgemeinen aus supraleitenden Leitungen, sie brauchen jedoch nicht notwendigerweise supraleitend zu sein. Wenn diese Steuerleitungen gleichzeitig als Ausgangsschleifen für andere Schaltungen mit Josephson-Elementen verwendet werden, hier also beispielsweise für den Fall der Koppelvorrichtungen, bestehen sie ebenfalls aus supraleitenden Leitungen. Die Steuerleiter 60 liegen entsprechend der Zeichnung über den zugeordneten Josephson-Elementen. Die in Fig. 1 verwendeten graphischen Symbole für Josephson-Elemente sind in Fig.2 für das beschriebene Josephson-EIement angegeben.
In F i g. 3 ist die Abhängigkeit des Josephson-Stromes IJ \ durch ein typisches Josephson-EIement /1 als Funktion der . als Element anliegenden Spannung angegeben. Dieses Diagramm stellt die übliche Kurve im Fall von Paartunneln durch das Element im supraleitenden Zustand und vom Tunnel von Einzelteilchen im normalleitenden Zustand dar. Befindet sich das Element in seinem supraleitenden Zustand, so können
Ströme bis zu einer Maximalstärke von IJM fließen. Überschreitet der Strom IJ1 diesen Wert, so schaltet das Element sehr schnell in den normalleitenden Zustand um, wobei dann die Spannung über dem Element gleich der Lückenspannung Vg ist. Bei Erniedrigung des Stroms im Element auf einen Wert kleiner als IJM', folgt die Spannung am Element den durch A und ßgekennzeichneten Teilen des Diagramms zurück zum supraleitenden Zustand. Die unterbrochene Linie L 1 erklärt die Wirkungsweise des Josephson-Elements in der Schaltung von Fig. 1, wenn das Element durch Anlegen eines Stromes an den Steuerleiter umgeschaltet wird. Hierzu wird angenommen, daß das Element JX sich in seinem supraleitenden Zustand
befindet und daß ein Strom IG 1 durch das Element J1 fließt. Wird nun das Element /1 einem Magnetfeld mit genügender Stärke ausgesetzt, um den kritischen Strom IJMin J 1 auf einen Wert kleiner als IG 1 herabzusetzen, so schaltet das Element /1 sofort in seinen normalleitenden Zustand um. Der Strom IIN fließt dann sofort durch den anderen Zweig der Schaltung, da diese einen Strompfad mit verschwindendem Widerstand darstellt. Beim Umschalten in den normalleitenden Zustand folgt das Element J1 dem durch die Linie L 1 angedeuteten Weg. Wird der Strom IJ1 erniedrigt, bis IIN kleiner ist als IGV, so schaltet das Element J\ in seinen supraleitenden Zustand zurück.
Hierzu 2 Blatt Zeichnuncen

Claims (4)

Patentansprüche:
1. Supraleitendes Schieberegister, dessen einzelne Registerstufen aus zwei zu einer Schleife verbundenen Stromzweigen mit je einem Josephson-Element bestehen und bei dem zwischen den einzelnen Registerstufen Koppelvorrichtungen mit Josephson-Elementen vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß alle Registerstufen (Stufe 1, Stufe 2, ...) in Serie geschaltet sind und mit einem gemeinsamen Arbeitsstrom (Iw) beaufschlagt werden, daß für jeden Zweig (10 bzw. 12) jeder Stufe eine Koppelvorrichtung (30 bzw. 32) vorgesehen ist, in der ein Josephson-Element (JC \ bzw. JDl) induktiv mit der zugehörigen Schleife der ersten Stufe gekoppelt ist und ein parallel zu diesem Josephson-Glied liegender Nebenschluß (31 bzw.33) induktiv mit dem Josephson-nlement (JA 2 bzw. JB2) der nächstfolgenden Registerstufe gekoppelt ist und daß Koppelvorrichtungen aufeinanderfolgender Registerstufen Taktsteuerimpulse Ι, Φ 2) zugeführt werden, die jeweils um 180° gegeneinander phasenverschoben sind.
2. Supraleitendes Schieberegister nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß den Josephson-Elementen (JA 1 bzw. JB1) der ersten Registerstufe jeweils induktiv gekoppelte Signaleingabevorrichtungen (20 bzw. 22) zugeordnet sind und daß die der letzten Registerstufe nachgeschalteten Koppelvorrichtungen (43 bzw. 45) zur Signalausgabe dienen.
3. Supraleitendes Schieberegister nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Nebenschlüsse der Koppelkreise zwischen den Registerstufen und für die Signalausgabe mit Abschlußwiderständen (RA 1, RA 2, ... bzw. RBl, RB 2,...) versehen sind.
4. Supraleitendes Schieberegister nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Herstellung des Schaltkreises mit den bekannten Methoden der Planartechnik (Aufdampfverfahren, Kathodenzerstäubung) erfolgt.
DE2424808A 1973-06-29 1974-05-22 Supraleitendes Schieberegister mit Josephson-Elementen Expired DE2424808C2 (de)

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US00375236A US3825906A (en) 1973-06-29 1973-06-29 Superconductive shift register utilizing josephson tunnelling devices

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DE2424808A1 DE2424808A1 (de) 1975-01-23
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4051393A (en) * 1976-12-16 1977-09-27 Bell Telephone Laboratories, Incorporated Current switched josephson junction memory and logic circuits
JPS5389954A (en) * 1977-01-18 1978-08-08 Suzuki Kenzou Manufacturing method and device for variable resistor

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3056041A (en) * 1961-01-13 1962-09-25 Space Technology Lab Inc Cryogenic shift register utilizing current source feeding series-connected stage-chain with parallel paths in each stage
US3281609A (en) * 1964-01-17 1966-10-25 Bell Telephone Labor Inc Cryogenic supercurrent tunneling devices
US3626391A (en) * 1968-07-15 1971-12-07 Ibm Josephson tunneling memory array including drive decoders therefor

Also Published As

Publication number Publication date
FR2235457B1 (de) 1976-12-17
DE2424808A1 (de) 1975-01-23
US3825906A (en) 1974-07-23
JPS5740597B2 (de) 1982-08-28
GB1423921A (en) 1976-02-04
FR2235457A1 (de) 1975-01-24
JPS5024040A (de) 1975-03-14

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